PoE技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

杜松+陳晉+劉建琴+劉貞+廖美健+唐詩(shī)

【摘要】 隨著社會(huì)生活及生產(chǎn)對(duì)用電的需求越來(lái)越緊密，人們對(duì)電力行業(yè)的穩(wěn)定性和安全性的要求也越來(lái)越高。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，影響網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的因素也增多了，無(wú)形中提高了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的復(fù)雜度。如何進(jìn)行有效的網(wǎng)絡(luò)管理，確保信息網(wǎng)絡(luò)可靠、穩(wěn)定的運(yùn)行已經(jīng)成為一個(gè)急切需要解決的問(wèn)題。建立智能的綜合監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電力網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理的有效應(yīng)用，是當(dāng)前及未來(lái)電力行業(yè)提高生產(chǎn)效益、保障安全生產(chǎn)的有效手段。本文針對(duì)當(dāng)前主流的PoE技術(shù)在監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng) PoE 應(yīng)用潛力

隨著對(duì)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的高清化、智能化、綜合化的不斷追求，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的各種應(yīng)用正在不斷的增加和完善，對(duì)基礎(chǔ)電源的需求更加迫切。

一、PoE技術(shù)

PoE （Power Over Ethernet）指的是在現(xiàn)有的以太網(wǎng)Cat.5布線基礎(chǔ)架構(gòu)不作任何改動(dòng)的情況下，在為一些基于IP的終端（如IP電話機(jī)、無(wú)線局域網(wǎng)接入點(diǎn)AP、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)等）傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的同時(shí)，還能為此類設(shè)備提供直流供電的技術(shù)。PoE技術(shù)能在確?，F(xiàn)有結(jié)構(gòu)化布線安全的同時(shí)保證現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)作，最大限度地降低成本。PoE也被稱為基于局域網(wǎng)的供電系統(tǒng)（PoL， Power over LAN ）或有源以太網(wǎng)（ Active Ethernet），有時(shí)也被簡(jiǎn)稱為以太網(wǎng)供電，這是利用現(xiàn)存標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)傳輸電纜的同時(shí)傳送數(shù)據(jù)和電功率的最新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并保持了與現(xiàn)存以太網(wǎng)系統(tǒng)和用戶的兼容性。IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)是基于以太網(wǎng)供電系統(tǒng)PoE的新標(biāo)準(zhǔn)，它在IEEE 802.3的基礎(chǔ)上增加了通過(guò)網(wǎng)線直接供電的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，是現(xiàn)有以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展，也是第一個(gè)關(guān)于電源分配的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)的五類網(wǎng)線有四對(duì)雙絞線，但是在l0M BASE-T和100M BASE-T中只用到其中的兩對(duì)。IEEE80 2.3af允許兩種用法：應(yīng)用空閑腳供電時(shí)，4、5腳連接為正極，7、8腳連接為負(fù)極；應(yīng)用數(shù)據(jù)腳供電時(shí)，將DC電源加在傳輸變壓器的中點(diǎn)，不影響數(shù)據(jù)的傳輸，在這種方式下線對(duì)1、2和線對(duì)3、6可以為任意極性。IEEE80 2.3af標(biāo)準(zhǔn)不允許同時(shí)應(yīng)用以上兩種情況。電源提供設(shè)備PSE只能提供一種用法，但是電源應(yīng)用設(shè)備PD必須能夠同時(shí)適應(yīng)兩種情況。IEEE80 2.3af標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定供電電源通常是48V、13W的（IEEE80 2.3at為48V、13W）。PD設(shè)備提供48V到低電壓的轉(zhuǎn)換是較容易的，但同時(shí)應(yīng)有1500V的絕緣安全電壓。

二、 PoE技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)中優(yōu)勢(shì)

1）靈活性，PoE只需要安裝和支持一條電纜，簡(jiǎn)單而且節(jié)省空間，并且設(shè)備可隨意移動(dòng)。2）節(jié)約成本，視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)等，都需要安裝在難以部署AC電源的地方，PoE使其不再需要昂貴電源和安裝電源所耗費(fèi)的時(shí)間，節(jié)省了費(fèi)用和時(shí)間。3）供電智能化，DC電源像數(shù)據(jù)傳輸一樣，PoE可以通過(guò)使用簡(jiǎn)單網(wǎng)管協(xié)議（SNMP）來(lái)監(jiān)督和控制設(shè)備。4）消除供電安全隱患，PoE供電端設(shè)備只會(huì)為需要供電的設(shè)備供電，只有連接了需要供電的設(shè)備，以太網(wǎng)電纜才會(huì)有電壓存在，因而消除了線路上漏電的風(fēng)險(xiǎn)。5）集中供電優(yōu)勢(shì)，一個(gè)單一的UPS就可以提供相關(guān)所有設(shè)備在斷電時(shí)的供電。6）設(shè)備兼容性優(yōu)勢(shì)，用戶可以自動(dòng)、安全地在網(wǎng)絡(luò)上混用原有設(shè)備和PoE設(shè)備，這些設(shè)備能夠與現(xiàn)有以太網(wǎng)電纜共存。7）使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備便于管理，當(dāng)遠(yuǎn)端設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)相連后，能夠遠(yuǎn)程控制、重配或重設(shè)。8）在網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)局域網(wǎng)中，PoE可以簡(jiǎn)化測(cè)試任務(wù)，接入點(diǎn)能夠被輕松地移動(dòng)和接入。

三、PoE技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

通常情況下，正常工作的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)需要外接兩根線：一根網(wǎng)線，一根電線。但是有的情況會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控鏡頭無(wú)法安裝：一是攝像頭安裝位置無(wú)電源；二是攝像頭安裝的位置有電源，但卻是照明電源，無(wú)法提供全天候供電。以上導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)無(wú)法安裝的情況，均發(fā)生在網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的供電問(wèn)題上。要想使網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)在預(yù)計(jì)地點(diǎn)正確安裝，就必須解決網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的供電問(wèn)題。既然不能正常提供電力，就應(yīng)該考慮使用網(wǎng)線來(lái)給攝像機(jī)供電，畢竟部署一條網(wǎng)線比部署一條強(qiáng)電線要容易的多，而且如果使用網(wǎng)線供電，只要數(shù)據(jù)交換機(jī)端的電力不中斷，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)就可以正常工作。

使用網(wǎng)線給網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)供電，可以歸納為以下兩種情況：

？ 網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)支持IEEE802.3af＼IEEE802.3at協(xié)議，可以直接使用PoE供電設(shè)備通過(guò)網(wǎng)線給網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)供電。

？ 網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)不支持 IEEE802.3af＼IEEE802.3at 協(xié)議，不能直接使用PoE設(shè)備供電。這時(shí)需要用到另外一種配套設(shè)備—PoE分離線或者PoE分離器。它的作用可以將集成有電力的網(wǎng)線分離成純數(shù)據(jù)網(wǎng)線和電源線。這樣就可完成數(shù)據(jù)與電源分離，達(dá)到一根網(wǎng)線即傳輸了數(shù)據(jù)又提供電源。

PoE供電距離是由數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸距離決定的。單純的電力是可以傳輸很遠(yuǎn)的，只要電路可通。但是數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸距離是由網(wǎng)線決定的。普通的5類線數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸距離大概是100米左右。工程上為保證施工質(zhì)量，一般取80-90米。這里的傳輸距離指的是最大速率的情況，比如100M，如果將速率下降到10M，傳輸距離可以延長(zhǎng)到150-200米（視網(wǎng)線質(zhì)量而定）。所以PoE供電傳輸距離并不是PoE技術(shù)決定的，而是由網(wǎng)線決定。

四、PoE網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)

PoE網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)是利用PoE技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，它擁有PoE受電設(shè)備端的功能，利用以太網(wǎng)供電的供電端設(shè)備（PSE）提供的直流電，通過(guò)雙絞線傳輸至受電端（PD）。PoE功能在若干年以后毫無(wú)疑問(wèn)會(huì)是攝像機(jī)的必備功能，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的引進(jìn)PoE功能極大的靈活了網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的供電需求，既可以就地取電，也可以通過(guò)網(wǎng)線取電，布局的時(shí)候不再受傳統(tǒng)的電力線取電點(diǎn)的制約，可以隨意移動(dòng)和變更攝像點(diǎn)，在許多領(lǐng)域都具備極大的優(yōu)勢(shì)。伴隨著光網(wǎng)視等PoE產(chǎn)品廠商的大力投入PoE技術(shù)開(kāi)發(fā)、培育市場(chǎng)，PoE產(chǎn)品在性能上逐步升級(jí)，在價(jià)格上逐步平民化，PoE網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的用量成倍增長(zhǎng)。安防行業(yè)已經(jīng)逐步走進(jìn)無(wú)PoE不高清的“以太網(wǎng)供電PoE時(shí)代”

跟普通網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)相比，PoE網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：除了從以太網(wǎng)電纜為連接設(shè)備提供通用供電支持外，PoE降低了投資開(kāi)支，從而降低了在統(tǒng)一IP基礎(chǔ)設(shè)施中整合入上電設(shè)備的總部署成本。PoE免除了為終端設(shè)備安裝墻壁電源連接的需要，因而降低了與支持終端設(shè)備相關(guān)的電源插座成本。它還可在部署本地交流電源較為困難的場(chǎng)所安裝網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備，從而提供了更大的靈活性。

在實(shí)際運(yùn)用中，我們將PoE 網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)中的受電端從攝像機(jī)中剝離出來(lái)，分成普通的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)加PoE分離器（光網(wǎng)視型號(hào)：PD3101）或者PoE分離線（光網(wǎng)視型號(hào)：PD3201）。前端同樣有提供PoE供電的以太網(wǎng)交換機(jī)（光網(wǎng)視常用型號(hào)：POE31004P），后端配置PoE分離器或者PoE分離線，將雙絞線傳輸過(guò)來(lái)的直流電源轉(zhuǎn)換給網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，提供網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的工作電源。因?yàn)槭茈娔K具有支持功率識(shí)別電路的功能，在我們使用智能PoE交換機(jī)供電的時(shí)候，節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)的更加明顯。

結(jié)束語(yǔ)：監(jiān)控市場(chǎng)到目前為止發(fā)展大致分了三個(gè)階段：模擬化技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)（IP技術(shù)）。在三個(gè)階段中，最初是以模擬信號(hào)和設(shè)備為特征的CCTV（閉路電視監(jiān)控）系統(tǒng)，采用VCR存儲(chǔ)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)；到數(shù)字化或部分?jǐn)?shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)中以DVR或具有網(wǎng)絡(luò)功能的NVR存儲(chǔ)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)；再到現(xiàn)在蓬勃發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)控系統(tǒng)（IP監(jiān)控系統(tǒng)），采用更新的存儲(chǔ)技術(shù)（DAS、NAS、IP SAN或FC SAN等）存儲(chǔ)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。這是監(jiān)控系統(tǒng)走過(guò)的三步發(fā)展之路，也是監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)的三個(gè)不同時(shí)代。

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